井下螺旋軸流式混抽泵裝置設(shè)計研究.pdf

1、井下螺旋軸流式混抽泵是用于井下油氣混抽的新技術(shù)。為了滿足高含氣油井，海上邊際油井和煤層氣井開發(fā)的需要，本研究室自主設(shè)計開發(fā)了井下螺旋軸流式混抽泵，并針對該泵目前存在的問題進(jìn)行了研究。
　　 軸向力一直是井下螺旋軸流式混抽泵不可避免的問題，為了準(zhǔn)確得出螺旋軸流泵軸向力的計算方法，特別是在氣液混抽過程中軸向力的計算方法，本文利用高等流體力學(xué)基本原理分析了螺旋軸流式混抽泵軸向力產(chǎn)生的機理，研究了泵腔流體的分布規(guī)律。通過對軸向力三個分力

2、的研究，得出了螺旋軸流式混抽泵軸向力的計算方法和計算公式，該方法不但適用于單相工作介質(zhì)的軸向力的計算，還適用于輸送介質(zhì)為氣液混合物的軸向力的計算。
　　 為了解決井下螺旋軸流式混抽泵軸向力平衡困難的問題，本文對傳統(tǒng)軸向力平衡方法進(jìn)行了總結(jié)和對比分析，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)軸向力平衡方法很難適用于井下螺旋軸流式混抽泵或者工作效率很低。為此，本文設(shè)計了兩種新型軸向力平衡裝置——“雙外殼平衡管加平衡盤”軸向力平衡裝置和“雙外殼平衡管加平衡鼓”軸向力

3、平衡裝置，分別對其結(jié)構(gòu)特點和工作原理進(jìn)行了分析。通過對比分析幾種常用井下螺旋軸流式混抽泵軸向力平衡裝置可以得出，兩種新型軸向力平衡裝置無論在平衡能力還是在提高泵效方面都有著明顯的優(yōu)勢，該平衡裝置為解決井下螺旋軸流式混抽泵軸向力平衡問題提供了新的途徑。
　　 為了確定葉、導(dǎo)輪徑向間隙——葉頂間隙，研究葉頂間隙的泄露對流場的影響，本文利用三維造型軟件SolidWorks建立了螺旋軸流泵葉、導(dǎo)輪間隙的模型，運用數(shù)值模擬軟件FLUENT

4、對該模型進(jìn)行了仿真分析。通過分析葉片中心軸向速度矢量分布得出了葉頂間隙的尺寸、輸送介質(zhì)含氣率和泵的流量對葉輪內(nèi)流場的影響規(guī)律；通過研究葉輪出口軸向速度分布，得出了葉、導(dǎo)輪徑向葉頂間隙對葉頂軸向速度的影響規(guī)律；通過研究葉輪出口徑向速度分布，得出了葉、導(dǎo)輪徑向葉頂間隙對葉頂徑向速度的影響規(guī)律。
　　 本文對井下螺旋軸流式混抽泵的關(guān)鍵零件進(jìn)行了設(shè)計，并利用作出的零件二維圖和三維圖對整個泵進(jìn)行了組裝，介紹了螺旋軸流式混抽泵的工作過程和安